FR2558619A1 - Method and electronic device for simulation of at least one position sensor, for at least one moving member - Google Patents
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Abstract
Description
J. invention concerne un procédé et un dispositif élec foniu de simulation d'au moins un capteur de position, pour ai moins un organe en mouvement. The invention relates to a method and an electronic device for simulating at least one position sensor, for at least one moving member.
L'objet de l'invention se rattache notamment au secteur technique des moyens de contrôle de position. The object of the invention relates in particular to the technical sector of the position control means.
On sait que l'adaptation d'une commande numérique sur tour ou autre machine-outil nécessite généralement l'emploi de capteur ou autre pour déterminer la position angulaire d'un plateau ou autre organe animé d'un mouvement circulaire Qu li faire. Cette prise d'lnformation est nécessaire pour permettre à la commande numérique de générer la commande d'avance en mm/tour et en filetage (dans le cas d'un tour notamment). It is known that the adaptation of a numerical control on a lathe or other machine tool generally requires the use of a sensor or the like to determine the angular position of a plate or other organ animated by a circular movement that can be made. This information is necessary to allow the numerical control to generate the advance control in mm / turn and thread (in the case of a particular lathe).
La commande de la mise en position peut s'effectuer par diffc.Srents moyens. Certains systèmes procèdent par impulsions, chaque impulsion commandant un déplacement élementaire ri: < e à l'avance. Ces impulsions peuvent être appliquées à 1' une des entrées d'un compteur électronique différentiel on actionner directement un moteur pas à pas. D'autres systèmes utilisent un capteur de déplacement numerique. The control of the setting in position can be carried out by diffc.Srents means. Some systems proceed by pulses, each pulse controlling a primary movement in advance. These pulses can be applied to one of the inputs of a differential electronic counter to directly actuate a stepper motor. Other systems use a digital displacement sensor.
Le plus souvent, l'organe capteur du système est placé au centre du plateau, c qui s'avère d'une mise en oeuvre longue, delicate et fastidieuse. On a proposé, pour remédier à cet inconvénient, un montage déporté du capteur mais là encore le problème est mal résolu, le montage demeurant difficile. De telles difficultés se rencontrent également dans le cas de modernisation de machines-outils. Most often, the sensor member of the system is placed in the center of the tray, which proves a long, delicate and tedious implementation. To remedy this drawback, a remote mounting of the sensor has been proposed, but here again the problem is badly solved, the mounting remaining difficult. Such difficulties are also encountered in the case of modernization of machine tools.
Pour résoudre ce problème, d'une manière efficace, le principe fondamental de base de l'invention, se situe au niveau de la prise de l'information qui utilise la couronne ou autre organe d'entraînement denté du plateau ou autre. I1 en résulte une chaîne ou boucle d'asservissement conformée et adaptée pour atteindre le but recherché. To solve this problem, in an effective way, the basic principle of the invention is at the level of taking information that uses the crown or other toothed drive member of the tray or the like. The result is a chain or control loop shaped and adapted to achieve the desired goal.
Le dispositif comprend en combinaison un détecteur de proximité de comptage du nombre de dents de la couronne ou autre, et un détecteur du sens de rotation. Lesdits détecteurs sont assujettis. pdr des circuits logiques appropriés, à une carte fonction multiplicateur combinée à un correcteur, la dite carte comprenant en combinaison un comparateur de phase et un générateur de fréquence variable asservis à un filtre électronique ainsi qu'à un diviseur. The device comprises in combination a proximity detector for counting the number of teeth of the ring gear or the like, and a detector for the direction of rotation. Said detectors are subject. pdr appropriate logic circuits, a multiplier function card combined with a corrector, said card comprising in combination a phase comparator and a variable frequency generator controlled by an electronic filter and a divider.
A cet effet, suivant l'invention, l'information détectée est transformée en courant continu. Le circuit RC délivre une tension analogique stable qui commande le générateur de fréquence variable en fonction de ladite tension. For this purpose, according to the invention, the detected information is converted into direct current. The RC circuit delivers a stable analog voltage that controls the variable frequency generator according to said voltage.
Ce signal est dirigé vers le diviseur constitué de compteurs, la sortie de ce diviseur étant mise en comparaison avec le signal capté en provenance de la couronne. This signal is directed to the divider consisting of counters, the output of this divider being compared with the signal picked up from the ring.
Si les deux signaux arrivent en même temps, la tension analogique en sortie de filtre n'évolue pas de sorte que la fréquence du générateur demeure identique à elle-meme. If the two signals arrive at the same time, the analog voltage at the filter output does not change so that the frequency of the generator remains identical to itself.
A l'inverse, s'il existe un décalage des deux signaux, il apparaît une modification de la tension analogique et conséquemment de la fréquence ce qi diminue l'écart de départ. Conversely, if there is an offset of the two signals, there appears a change in the analog voltage and consequently in the frequency which decreases the departure gap.
Un diviseur permet de lisser les erreurs du correcteur.A divider smooths the corrector errors.
D'autres caractéristiques ressortiront de la suite de la description. Other characteristics will emerge from the rest of the description.
Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés :
La figure 1 est un schéma synoptique du dispositif selon l'invention, avec adaptation des signaux de sortie conformes à ceux donnés par un générateur d'impulsions.To fix the object of the invention, without however limiting it, in the appended drawings:
FIG. 1 is a block diagram of the device according to the invention, with adaptation of the output signals conforming to those given by a pulse generator.
Les figures 2 et 3 sont des schémas électriques de pnncipe de la carte de base du dispositif. Figures 2 and 3 are electrical circuit diagrams of the basic board of the device.
La figure 4 est un schéma synoptique du dispositif dans le cas d'une commande numérique nécessitant un trigonomètre. Figure 4 is a block diagram of the device in the case of a numerical control requiring a trigonometer.
Les figures 5 et 6 sont des schémas électriques de principe correspondant à l'adaptation d'un trigonomètre au dispositif. Figures 5 and 6 are schematic electrical diagrams corresponding to the adaptation of a trigonometer to the device.
La figure 7 montre les différentes étapes du procédé. Figure 7 shows the different steps of the process.
Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation des figures des dessins. In order to make more concrete the object of the invention, it is now described in a non-limiting manner with reference to the embodiments of the figures of the drawings.
Les figures 2 et 3 sont plus particulièrement relatives au dispositif de base. Figures 2 and 3 are more particularly relating to the basic device.
An détecteur de proximité (1) est positionné en regard de la couronne d'entraînement (2) dans le but d'enregistrer le passage des dents (2a) de ladite couronne en vue de leur comp tage. IJn deuxième détecteur (3) est positionné en regard de la couronne afin de pouvoir discriminer le sens de rotation de 1' organe à entraîner. On peut utiliser à cet effet un capteur optique ou autre. A proximity sensor (1) is positioned facing the driving ring (2) in order to record the passage of the teeth (2a) of said ring for their comp tage. IJn second detector (3) is positioned opposite the crown in order to be able to discriminate the direction of rotation of the member to be driven. One can use for this purpose an optical sensor or other.
On procède alors à une multiplication de la fréquence enregistrée par les dents (2a) de la couronne au moyen d'un circuit multiplicateur (4) programmé en fonction de l'utilisa tion recherchée et des caractéristiques de la couronne notamment. This is followed by a multiplication of the frequency recorded by the teeth (2a) of the ring by means of a multiplier circuit (4) programmed according to the desired use and characteristics of the crown in particular.
Ce circuit multiplicateur (4) comprend essentiellement un comparateur de phase (4a), un générateur de fréquence variable (4b) et, à la sortie de ce circuit, un diviseur programmable (4c) réalisé par des compteurs purement binaires (4cl) ou autres. La valeur programmée doit correspondre au nombre de lignes désirées par tour, divisé par le nombre de dents de la couronne (2). Un circuit annexe comprenant un autre diviseur programmable (6) permet de tenir compte des nombres décimaux. This multiplier circuit (4) essentially comprises a phase comparator (4a), a variable frequency generator (4b) and, at the output of this circuit, a programmable divider (4c) produced by purely binary counters (4cl) or other . The programmed value must correspond to the desired number of lines per turn, divided by the number of teeth of the crown (2). An auxiliary circuit comprising another programmable divider (6) makes it possible to take account of the decimal numbers.
A la suite du multiplicateur (4), il y a un circuit correcteur décimal (6) qui est conformé pour injecter de temps à autre des impulsions en plus ou en moins pour retomber à un coefficent amplificateur correct. Following the multiplier (4), there is a decimal correction circuit (6) which is shaped to inject pulses more or less from time to time to fall back to a correct amplifier coefficient.
Derrière le correcteur (6), on prévoit, d'une manière préférée quoique non rigoureusement limitative, de mettre un diviseur d'adaptation (7) pour faire travailler les circuits dans des gammes de fréquences mieux adaptées garantissant une bonne stabilité. Behind the corrector (6), it is provided, in a preferred manner, though not strictly limited, to put an adaptation divider (7) to make the circuits work in more suitable frequency ranges ensuring good stability.
Le circuit multiplicateur (4) est assujetti à un filtre RC (9). Une alimentation stabilisée (8) alimente l'ensem- ble des fonctions du dispositif. The multiplier circuit (4) is subject to an RC filter (9). A stabilized power supply (8) supplies all the functions of the device.
D'autre part. le dispositif selon l'invention, notamment le circuit multiplicateur (4) et les détecteurs (1 et 3) sont asservis d'une manière connue à des circuits logiques appropriés constituant plus particulièrement les fonctions adaptation d'origine (10), adaptation détecteurs (11), indicateur de sens de rotation (12). détection d'erreur (13)... On the other hand. the device according to the invention, in particular the multiplier circuit (4) and the detectors (1 and 3) are slaved in a known manner to appropriate logic circuits more particularly constituting the original adaptation functions (10), adaptation detectors ( 11), rotation direction indicator (12). error detection (13) ...
Il convient également de synchroniser le capteur avec le plateau (14) ou autre organe entrainé, A cet effet, on réalise sur la périphérie du plateau une empreinte en creux ou en relief (14a) qui est prise en compte et enregistrée par un détecteur (15) afin de connaître l'origine dudit plateau. It is also necessary to synchronize the sensor with the plate (14) or other driven member. For this purpose, an indentation or recess (14a) is recorded on the periphery of the plate which is taken into account and recorded by a detector ( 15) to know the origin of said plateau.
On analyse maintenant le fonctionnement du dispositif l-information détectée au niveau de la couronne, est transformée en courant continu. Le circuit RC (9)-délivre une tension analogique stable qui commande le générateur (4b) de fréquence variable en fonction de ladite tension. We now analyze the operation of the device l-information detected at the crown, is converted into direct current. The RC circuit (9) delivers a stable analog voltage that drives the variable frequency generator (4b) according to said voltage.
Le signal est dirigé vers le diviseur (4c) dont la sor- tie est mise en comparaison avec le signal capté en provenance de la couronne (2). Si les deux signaux arrivent en même temps, la tension analogique en-sortie du filtre n'évolue pas de sorte que la fréquence du générateur (4b) demeure identique à elle-même. The signal is directed to the divider (4c) whose output is compared with the signal picked up from the ring (2). If the two signals arrive at the same time, the analog voltage at the output of the filter does not change so that the frequency of the generator (4b) remains identical to itself.
Inversement, s'il existe un décalage de ces deux signaux, il apparaît une modification de la tension analogique et conséquemment de la fréquence, ce qui diminue l'écart enregistré au départ. Conversely, if there is a shift of these two signals, it appears a change in the analog voltage and therefore the frequency, which decreases the gap initially recorded.
On peut avoir une modulation d'une impulsion en plus de l'erreur provoquée par la denture (2a). One can have a modulation of a pulse in addition to the error caused by the toothing (2a).
Dans des cas extrèmes de machines-outils travaillant à basse vitesse, on prévoit d'affecter un coefficient multiplicateur puis diviseur pour lisser les erreurs du correcteur (6). Dans cette hypothèse, seule la vitesse maximum peut être une limite,
Prenons par exemple le cas d'un plateau de diamètre 1.000 mm avec une couronne de diamètre 852 mm et d'un module de 6, soit 142 dents pour une commande numérique nécessitant un capteur d'impulsions (2.500 lignes avec deux signaux déphasés de 90 ). En référence à l'algorithme de la figure 7.In extreme cases of machine tools working at low speed, it is expected to assign a coefficient multiplier then divider to smooth the errors of the corrector (6). In this case, only the maximum speed can be a limit,
Take for example the case of a 1000 mm diameter plate with a 852 mm diameter ring and a 6 module, ie 142 teeth for a numerical control requiring a pulse sensor (2,500 lines with two phase-shifted signals of 90 ). Referring to the algorithm of Figure 7.
Selon une première solution, après avoir enregistré le nombre de dents (étape A) - On calcule le nombre de points capteur à créer en fonction des caractéristiques du générateur à impulsions à simuler (étape B)
soit : 2.500 x 4 = 10.000 impulsions/tours - On divise le nombre d'impulsions théoriques calculées par le nombre de dents que l'on programme dans le diviseur (4c) (étape C)
soit : 1040200 = 70 impulsions générées entre chaque
dent - On calcule combien on génère réellement d'impulsions par tour (étape D)
soit : 70 x 142 : 9.940 impulsions/tours - On compare ce nombre réel d'impulsions au nombre d'impulsions théoriques à simuler (étape E)
soit : 10.000 - 9.940 : 60 impulsions - On opère le rapport entre le nombre réel d'impulsions et le nombre d'impulsions résultant de la comparaison (étape F)
soit : 96940 = 165 que l'on programme dans le correc
teur (6)
Il en résulte qu'à la sortie d'un oscillateur, après le diviseur programmable (4c), il suffit de rajouter une impulsion toutes les 165 impulsions, de sorte qu'après un tour complet, on aura rajouté les 60 impulsions manquantes (étape G).According to a first solution, after having recorded the number of teeth (step A) - The number of sensor points to be created is calculated according to the characteristics of the pulse generator to be simulated (step B)
ie: 2.500 x 4 = 10,000 pulses / revolutions - The number of theoretical pulses calculated by the number of teeth programmed in the divider (4c) (step C) is divided
either: 1040200 = 70 pulses generated between each
tooth - We calculate how much we actually generate pulses per revolution (step D)
ie: 70 x 142: 9,940 pulses / revolutions - This actual number of pulses is compared to the number of theoretical pulses to be simulated (step E)
either: 10.000 - 9.940: 60 pulses - the ratio between the actual number of pulses and the number of pulses resulting from the comparison is performed (step F)
either: 96940 = 165 that we program in the correc
driver (6)
As a result, at the output of an oscillator, after the programmable divider (4c), it suffices to add one pulse every 165 pulses, so that after one complete revolution, the 60 missing pulses will have been added (step G).
Selon une autre solution, pour améliorer encore la précision, on peut multiplier arbitrairement par 10 le nombre d'impulsions générées, soit 100.000/tour. According to another solution, to further improve the accuracy, it is possible to multiply arbitrarily by 10 the number of pulses generated, ie 100,000 / revolution.
La valeur que l'on programme au diviseur (4c) devient 100.000 / 142 = 704 impulsions, tandis que la valeur à programmer au correcteur (6) devient
(704 x 142) / (100.000 - (704 x 142)] = 3.124 impulsions.The value that is programmed to the divider (4c) becomes 100,000 / 142 = 704 pulses, while the value to be programmed to the corrector (6) becomes
(704 x 142) / (100,000 - (704 x 142)] = 3,124 pulses.
Il suffira de rajouter une impulsion toutes les 3.124 pour avoir au bout d'un tour complet les impulsions manquantes.It will suffice to add an impulse every 3.124 to have after a complete revolution the missing impulses.
La modulation des impulsions étant toujours de 1, on a 704 ou 705 impulsions par dent soit 0,14 % et 0,001 % par tour de plateau. Dans ce cas, la limite de vitesse avec un ensemble en logique CMOS de très sensiblement 50 kHz est d'environ 300 tours / mm. Since the modulation of the pulses is always 1, there are 704 or 705 pulses per tooth, ie 0.14% and 0.001% per turn of the plate. In this case, the speed limit with a CMOS logic set of very substantially 50 kHz is about 300 rpm.
Il est bien évident que l'on peut avoir un nombre d' impulsions excédentaires ou manquantes
La carte de base comprenant le dispositif selon l'inven tion est connectée à une carte de mise en forme (16) conformée pour autoriser l'adaptation des impulsions en provenance de la carte de base de façon à obtenir des signaux compatibles avec ceux donnés par un capteur générateur d'impulsion de conception connue et couramment employée (étape H). It is obvious that one can have a number of excess or missing pulses
The base card comprising the device according to the invention is connected to a shaping card (16) shaped to allow the matching of the pulses from the base card so as to obtain signals compatible with those given by a pulse generator sensor of known design and commonly used (step H).
Dans le cas d'une commande numérique nécessitant un trigonomètre (figure 4), un dispositif de recopie extérieur à la machine, convertit les impulsions en position angulaire de trigonomètre. In the case of a numerical control requiring a trigonometer (FIG. 4), a copying device outside the machine converts the pulses to the trigonometer angular position.
On a illustré à la figure 5 un exemple de réalisation de la partie logique de commande (17) d'un moteur pas à pas (M) qui entraîne le trigonomètre (T) (figure 6). FIG. 5 illustrates an exemplary embodiment of the logic control portion (17) of a stepping motor (M) which drives the trigonometer (T) (FIG. 6).
Lorsqu'il est nécessaire de recaler le trigonomètre avec le plateau, il peut être dans certainst plus intéressant de disposer d'un entraînement par moteur courant continu (MC). When it is necessary to reset the trigonometer with the plateau, it may be in certainst more interesting to have a DC motor drive (MC).
Un détecteur (18) détermine l'origine du trigonomètre.A detector (18) determines the origin of the trigonometer.
Il est bien évident que le dispositif selon l'invention s'applique à différents types de machines-outils ou autres à commande numérique pour contrôler la position d'un organe devant être entraîné circulairement ou en translation linéaire, notamment à partir de couronne dentée, pignon, crémaillère ou autre. It is obvious that the device according to the invention applies to different types of machine tools or other numerically controlled to control the position of a member to be driven circularly or in linear translation, in particular from ring gear, pinion, rack or other.
Le dispositif peut avoir des applications dans des domaines très variés, tels que machines d'imprimerie découpe à longueur, etc... The device can have applications in a wide variety of fields, such as printing machines cut to length, etc.
I1 est à noter que, si l'on introduit en (9) au niveau du filtre (RC) une tension proportionnelle à la vitesse de rotation ou de déplacement de l'organe, il est possible d'améliorer les performances dynamiques du dispositif. It should be noted that, if a voltage is introduced at (9) at the level of the filter (RC) proportional to the speed of rotation or displacement of the member, it is possible to improve the dynamic performance of the device.
L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées elle en embrasse au contraire toutes les variantes. The invention is not limited in any way to that of its modes of application nor to those of the embodiments of its various parts which have more especially been indicated, but embraces all the variants.
Claims (8)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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TP | Transmission of property | ||
ST | Notification of lapse |